文：水白羊
编辑：Sol_阳阳
2016年9月25日，是举世瞩目的“天眼”——500米口径球面射电望远镜（FAST）竣工的日子。这只在贵州的群山之中凝视着宇宙的”天眼“，即将开始追寻宇宙最深邃的过去，搜索地外文明的踪迹。果壳网科学人再次带你深入工程现场，去领略这只刚刚睁开的天眼。
闲话不讲，先把手机侧过来，感受下这口大锅：
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在“天眼”观景台上鸟瞰“天眼”和整个景区。画面右边山坳里的“小眼睛”是新建成的平塘国际射电天文科学旅游文化产业园FAST游客服务中心（摄影/明天）
FAST“藏在”贵州省平塘县克度镇大窝凼群山环绕的天然喀斯特洼坑里。这个巨大的洼坑本身，就是FAST的三大创新之一。选择把“天眼”安放在这里，不仅节省了巨额的工程开支，环抱的群山还为“天眼”的观测创造了宁静的工作环境。
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群山环绕的FAST全景（图片来源：中国科学院国家天文台FAST工程办公室）
“天眼”的工作原理其实跟咱们平时常见的锅式天线差不多，通过抛物面把采集到的信号反射到接收信号的馈源舱里，再由相应的信号处理系统对接收到的信号进行处理。只不过，“天眼“有世界级的超大口径，采集的是来自宇宙的海量信息，而它的大脑，是曙光超级计算机。
这只大眼睛是由4450块反射面板拼在一起组成的。和常见的锅式天线不同，它是一个真正的球冠状反射面。什么意思呢？就是，它真的像是一口巨大的锅，摊开来足有30个足球场那么大。
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从侧面看，真的是通通透透一口“锅”（摄影/明天）
FAST的第二大创新，是为了让这口大锅能更好更精确地采集来自天空中某个区域的信号。首先，这口“大锅”被“端起来”架在一个周长1600米的环形圈梁上。离开地面的“锅底”上的每一块反射面板都被一根根钢索迁拉着，形成一张巨大的索网。在上万根钢索的牵拉下，这几千块反射板能够在“锅底”形成一个300米直径的瞬时抛物面，汇聚来自某一个方向的电磁波，就好像“天眼”里转动的“瞳孔”，可以随时“望”向令它着迷的远方。相比之下，美国的阿雷西博望远镜虽然也不小，但是它的眼睛就永远只能盯着一个方向。
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FAST的圈梁结构和反射面索网液压促动系统。每一块反射面板的背后都有一根牵拉索和一套液压促动系统相连，精准地实现满足天文观测需求的300米口径瞬时抛物面（摄影/明天）
只有“瞳孔”可以转动还不够。光线射入眼睛，需要投射在视网膜上才能被最终处理成眼前的风景。“天眼”的“视网膜”，就是由6根钢索吊在“锅里”的馈源舱。
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悬吊在“锅里”的馈源舱（图片来源：中国科学院国家天文台FAST工程办公室）
看着不大对不对？巨型“天眼”的“小小”馈源舱重达30吨。所谓“馈源”，就是汇聚收集所有从宇宙中接收到的信号的设备，馈源舱就是用来安放这些设备的地方。要想最大限度的接收大锅采集反射回来的信号，馈源舱就必须像传统的锅式天线一样处在焦点的位置上。这下问题就来了，还记得刚才说过的吧？“天眼”的“瞳孔”是会转动的！4450片反射板可以在钢索的牵拉下根据观测的需要可以随时改变瞬时抛物面的朝向。相应的，”天眼“的“视网膜”也就必须得能跟着瞳孔一起动才行。否则？就是睁眼瞎喽。
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吊在锅里“小小”的馈源舱（摄影/明天）
想让这个30吨重的大家伙动起来可不是件容易的事。看到照片里围在“锅边”的6座巨大的高塔了吗？他们是“馈源支撑塔”，高的有168米，最矮的也有128米。每座塔都有一根钢索拉住馈源舱的一个角，把它悬吊在“锅里”。收放这6根钢索，就能拉着馈源舱在“锅里”移动，满足收集信号的需要。
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巨大的馈源支撑塔（摄影/明天）
“收放自如”的馈源舱是FAST的又一大创新。不论反射面如何变化，通过馈源支撑塔悬挂的轻型索拖动机构的牵拉和并联机器人的二次精调，馈源舱能够随着反射面的变化需求，在规定的时间，准确无误的到达规定的位置。有多精确？30吨重的馈源舱，在一百多米的高空，直径两百多米的球面上，实现误差小于10毫米的定位！
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反射面上凸起的小黄点，其实是这些黄色的大柱子。它们是“天眼”转动的“灯塔”。它的稳定性，是实现反射面和馈源舱能够精准无误的协同运动的基准。知道它有多稳吗？3年的风吹日晒，它的误差只有1毫米（摄影/明天）
随着“天眼”睁开，投入使用的FAST将首先进入调试-试运行观测阶段的工作。科学家们期望在未来的3-5年内能够通过试运行，让整套系统达到期望的观测精度与能力，获取高质量的观测数据，进而为人类获取关于宇宙的起源和演化、脉冲星、精准时钟、深空导航，甚至是地外文明探索等更多关于宇宙的新知。
与科学家们同样兴奋的，还有平塘县距离FAST几公里之遥的克度镇。在为“天眼”选址的时候，这座始建于元朝的小镇上甚至还有人家连电都没有。这也正是“天眼”落户这里的原因之一——射电望远镜的观测虽然不受天气的影响，但却对无线电干扰非常敏感。电视、电台、手机，所有无线电数据的传输都会对“天眼”的观测造成干扰。没有工业、人口稀少、甚至附近小镇连电都没通的大窝凼简直就是个完美的选择，在“天眼”周边设立5公里的电磁波宁静区简单可行。
然而，今天的克度镇早没了当年的模样。小镇如今是通往平塘县“天眼”旅游区的必经之路。不大的小镇到处可以看到“探索星空奥秘”，“打造天文小镇”的标语。沿路几乎每隔几百米就有一家“天文宾馆“，崭新的五星级酒店还为每间客房配备了天文望远镜。大家期待的，不仅仅是一睹“天眼”的风采，更想通过这只“眼睛”，去亲眼看看那些遥远的幻想与传说。虽然，这些与当初选址的初衷多少都有些背道而驰。
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克度镇上应景的五星大酒店（摄影/明天）
对于FAST团队来说，建设落成其实才只是一个开始，如何用好这只巨大的“天眼”，看到渴望的风景，才是更加令人期待的未来。
FAST到底有多大？发张图你体会下……
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